提高學生化學問題解決能力的教學策略

鈕建芳

（江陰高級中學教育集團江陰初級中學，江蘇 江陰 214431）

一、問題的提出

從某種意義上說，學生學習化學的過程就是對化學問題的處理和解決的過程，學生化學問題解決能力越強，說明他學習化學的效率越高。目前，在化學教學過程中，不少教師將學生在問題解決過程中遇到的困難簡單地歸結為知識貯備不充分，導致教師在教學過程中采取應對策略不恰當，對學生問題解決方法指導出現了比較嚴重的偏差，降低了化學學習的有效性。要從根本上提高學生問題解決的效率，一是要對學生在問題解決過程中造成障礙的原因進行充分的分析，給學生提出具有針對性的改進建議；二是必須加強學生在問題解決方法上的策略指導，使學生掌握問題解決的基本方法。只有這樣，才能更好地提高學生的學習成效，樹立學生學習化學的信心。

二、化學問題解決中常見的障礙

在教學中，為了使學生對這個過程更加容易理解，根據學生解決問題的思維特點，可以歸納為問題解決的基本途徑：審題（獲取信息或條件）→搜索相關信息→信息篩選和整合→確定解決方案→嘗試解決→評價。在以上每個環節中，學生均有可能因知識背景或思維方式的不同，出現不同的問題解決障礙，常見的情形有以下幾種：

①信息提取失真。學生不能完整從問題所提供的條件中識別出問題的類型和區分問題有關信息與無關信息。

②知識再現障礙。問題解決過程中，由于知識間的干擾和知識檢索存在困難，學生儲存在大腦中的知識無法正常提取，造成問題解決的障礙。

③思維定向失誤。具體表現在問題解決者不能正確把從題目中提取出來的信息加以概括，錯誤地進行題型歸類，從而對問題無從著手，造成問題無法順利解決。如在問題解決過程中，收集了大量信息后，不知如何將信息有機地整合用以解決問題。

三、問題解決的機制

現代心理學的研究表明，一個問題包括3個基本成分：①給定。一組已知的關于問題條件的描述，即問題的起始狀態。②目標。關于構成問題結論的描述，即問題要求的答案或目標狀態。③障礙。正確的解決方法不是顯而易見的，必須間接通過一定的思維活動才能找到答案，達到目標狀態。在問題解決過程中，常常將解決問題的過程分為四個部分：問題表征→選擇操作→實施操作→評價，問題的有效解決，都離不開一定的知識、策略和技能，特別是問題解決者的思維品質是有效解決問題的重要因素。

四、在教學中提高學生問題解決能力的策略

（一）利用“頭腦風暴法”，培養學生創造性思維

頭腦風暴的特點是讓問題解決者敞開思想，使各種設想在相互碰撞中激起腦海的創造性風暴。其可分為直接頭腦風暴和質疑頭腦風暴法，前者是讓參與決策的群體盡可能激發創造性，產生盡可能多的設想的方法；后者則是對前者提出的設想、方案逐一質疑，發現其中現實可行的方法。

在化學教學中運用頭腦風暴法進行教學，是指在化學問題解決能力訓練過程中，教師要盡量設計結構良好或開放的真實問題情境，讓學生實際地解決現實生活和學習中的問題，根據已有的知識和經驗，盡可能多提出問題解決的方法；然后對提出的方法逐一評價，發現其中現實可行性的方法。

[案例1]教師與學生一起探討：如何證明某酸是弱酸的問題？

學生明確問題之后，教師提出要求：①按學習小組進行討論。②在討論過程每個人都盡可能多地提出各種方案。③提方案環節，不需要對別人提出的方案做任何評價。學生討論過程中，教師在黑板上將同學提出的方案歸類板書。

（1）利用強酸制弱酸原理來進行證明。

（2）利用弱酸的電離特點，通過測定溶液的pH證明。

（3）利用水解知識，測定該酸與強堿反應形成鹽，溶于水所得溶液的酸堿性證明。

（4）通過配制相同濃度的強酸和某酸的溶液，測定pH證明。

（5）通過同濃度強酸和某酸的溶液做導電能力比較實驗證明。

（6）通過用同濃度強酸和某酸的溶液與金屬反應，比較快慢程度證明。

（7）通過配制相同pH的強酸和某酸與足量的金屬反應，測定生成氫氣的量證明。

學生發表完見解后，組織學生論證以上各種方案的可行性，幫助學生分析問題解決過程中存在的障礙，并啟發他們找出克服障礙的方法，培養學生創新思維。

在頭腦風暴法教學過程中，因問題答案的線索與得出結論不是唯一的，從而可以激發學生積極地從多方位進行思維，提出自己認為合理的問題解決方案，促使知識的實際使用。這個過程有利于培養學生提取信息和區分問題有關信息與無關信息的能力；同時讓學生通過對不同問題解決方案的評價，發現自己知識結構中的缺陷，從而有助于學生理清知識間的聯系，減少在問題解決過程中可能出現的知識間干擾，提高知識再現的準確性，并從中獲得了克服問題解決障礙的成功體驗。

（二）加強學生思維策略指導，提高學生問題解決的能力

在問題解決過程中，問題解決者根據面對的問題條件在頭腦中進行轉化，形成關于問題情境的內在表征，尋找在問題空間中蘊涵著的中間環節，從而達到解決問題的目的。在要解決的問題中，其所蘊涵的中間環節越多，問題就越復雜。在復雜問題的解決過程中，由于問題解決者無法直接找到條件和目標之間的聯系，經常通過進行各種嘗試，尋求問題解決的方法，這個過程是盲目的、漸進的，是在沒有推理和判斷的情況下進行的，效率是很低的。

因此，選擇何種方法來解決問題，是影響問題解決效率的關鍵。而要做到在問題解決時能夠選擇恰當的方法，這就要求問題解決者掌握一定的方法策略。問題解決者的思維品質在問題解決過程中對于問題最終是否能得到解決起著決定性的作用，因此掌握一定的思維策略，是提高問題解決效率的重要保障，在教學過程中，教師應加強思維策略的指導。

1.提煉思維的準確性

在問題解決過程中，如何對呈現出的信息加以概括，把思考確定在一定的范圍中，找準問題解決的切入點，是提高問題解決效率的前提。

[案例2]將鎂條投入到一定濃度的鹽酸，為什么反應速率先快后慢？

在解答此題的過程中，學生往往不能準確地確定思考的范圍，不少同學需要經過反復的嘗試，才發現解決問題的思路。實際上，在這個問題中目標已經很明確就是問題的解決與影響速率的因素有關。而影響反應速率的因素有：壓強、溫度、濃度和催化劑。根據問題設定的化學情境，首先排除了壓強和催化劑這兩個因素，最終將問題思考范圍確定為：可能是由于溶液中氫離子濃度和溫度對速率的影響。根據所學過的知識，將兩個因素對速率的影響進行比較，學生很容易判斷：反應一旦開始，氫離子濃度是逐漸變小的，從這一個角度分析，反應速率只能逐漸減慢，因此只有溫度升高才可能出現這種情況。將記憶中的知識儲存“活潑金屬與氫離子的置換反應為放熱反應”與其匹配，就能準確找到問題解決的第一個切入點。而當反應到一定程度后，氫離子濃度變小的影響超過了溫度變化對反應的影響，所以反應速率就開始減慢。

在問題解決的過程中，一個十分重要的環節就是對問題解決的目標進行剖析，然后尋求與目標有關的信息，而這些信息是否能有效地得到提煉，這涉及到問題解決的效率。在教學過程中，教師應充分展示自己真實地思維過程，教師的思考示范必然會引起學生的積極思考，激發學生對問題解決最佳切入點的探索。此外，教師在引導學生問題解決的過程中，也應讓學生充分地展示自己的思路，然后通過師生共同的探討，使學生發現干擾自己問題解決的因素，讓學生通過體驗掌握信息提煉的方法。

2.構建思維的程序性

對于復雜問題的解決，往往很難直接發現條件和目標之間的聯系，如何搭建起它們之間的“橋梁”，這需要運用一定的策略。

[案例3]如何用乙醇制備乙二酸乙二酯？

在這個問題中，條件（乙醇）與目標（乙二酸乙二酯）沒有任何直接的聯系，但采用逆推策略，很快就可以搭建起它們之間的“橋梁”。

問題解決策略的適當運用，能有效地縮短搭建條件與目標之間“橋梁”的時間。因此教師在指導學生進行問題解決時，應該充分展示每一個問題解決的思維過程，展示出各種操作的步驟和順序。只有當學生掌握了這種程序時，才可以減少許多因程序的不明或混亂而造成時間浪費和產生消極情緒。問題解決策略的適當運用，有利于問題解決者縮短搭建條件與目標之間“橋梁”的時間，明確相關信息和無關信息，提高提取信息的準確性。

3.培養思維的靈活性

思維定勢是指用某種固定的思維模式去分析問題和解決問題，這種固定的模式是已知的、事先有所準備的。定勢思維能使人應用已掌握的方法迅速地解決問題，但在問題情境發生變化的情況下，定勢思維會妨礙人采用新的解決方法。

[案例4]（1）下列能使濕潤的淀粉碘化鉀試紙變藍的是（ ）

A.氯水 B.溴化鉀溶液 C.碘水 D.碘化鉀溶液

（2）下列能減緩鋅與鹽酸反應速率，但不影響產生氫氣總量的是（ ）

A.CH3COONa B.NaOH

C.加入稀鹽酸 D.加入食鹽水

乍一看兩道題一點關系都沒有，實際上學生出錯的原因都是一樣的，第一題大多數學生的定勢思維：只有淀粉KI中的碘離子被氧化成碘單質，才能使淀粉變藍，而忽略了只要有碘單質，就能使淀粉變藍的本質；第二題：學生容易漏選D，對于D答案，學生更多地關注到了食鹽與這個反應無關這一事實，而忽略了食鹽溶液中除了食鹽還有水，水可以稀釋溶液中的氫離子濃度。這是由于學生思考問題的角度不全面造成的，因此教師在訓練或講評時要注意題型的拓展，提高學生發現問題中隱含信息的能力，克服原有的不良定勢，增強思維的靈活性。

影響化學問題解決的因素很多，但起決定性作用的是學生的思維品質。良好的思維方式不僅可以提高問題解決的效率，更重要的是可以提高學生的學習效率；因此在解決問題的過程中，在方法和策略上給予學生針對性的指導，有利于提升學生思維的品質，從而實現提高問題解決能力的目的。

[1]伍新春.高等教育心理學[M].北京：高等教育出版社，1998.